專利名稱：可傾瓦軸承內置式電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械制造領域，尤其涉及采用可傾瓦軸承作為支撐的大功率高速電機。
背景技術：
大型高速大功率旋轉機械設備廣泛應用于國防、冶金、礦山、化工等領域，如各類 大型風機、透平壓縮機、船舶動力系統(tǒng)和離心壓縮機等。大型高速旋轉機械設備在我國國民 經(jīng)濟中占有極其重要的地位。 傳統(tǒng)的高速大功率旋轉機械設備，多采用傳動系統(tǒng)(皮帶傳動、齒輪箱傳動等)實 現(xiàn)增速，動力源多為普通電機。采用這一類傳動方式的旋轉機械設備允許的最高工作轉速 較低，由于傳動系統(tǒng)復雜，工作時振動噪聲大，故障點多，維修較復雜，特別是不利于實現(xiàn)無 級調速，能量消耗高，工作效率低。 為了實現(xiàn)無級調速、節(jié)能降耗，提高旋轉機械的極限工作轉速，大型高速大功率旋 轉機械設備的發(fā)展趨勢是，直接采用變頻電源驅動的高速電機作為動力源，取代傳統(tǒng)的普 通電機和增速箱系統(tǒng)。這種高速電機是集成了機械、電氣、控制、電力電子和新材料等各種 先進技術的高度機電一體化的產(chǎn)品。其特點在于，將電機的功能與傳統(tǒng)的齒輪箱等傳動系 統(tǒng)從結構上融為一體，省去了復雜的中間傳動環(huán)節(jié)，具有調速范圍寬、轉動慣量小、能量消 耗少、工作效率高、易于實現(xiàn)無級調速和精密控制等優(yōu)點。隨著現(xiàn)代裝備制造業(yè)向高速度、 高效率、低能耗、高自動化方向不斷發(fā)展，高速大功率電機的技術提升和結構創(chuàng)新顯得越來 越迫切。 應用于國防、冶金、化工和礦山等領域的大型旋轉設備要求電機具備高轉速、大功 率和長期工作可靠等特點(如高爐風機驅動電機和化工領域工藝流程中的功率100KW、轉 速10000rpm的電機常常24小連續(xù)工作，連續(xù)工作周期長達幾個月)。目前電機采用的軸承 主要有空氣軸承、滾動軸承、磁懸浮軸承和液體滑動軸承等，電機的應用往往受軸承工作性 能所制約?？諝廨S承允許的工作轉速極高，但是剛度有限，只適合于功率較小的高速電機。 滾動軸承結構簡單，更換維修方便，但是由于存在接觸磨損，精度壽命有限，不適合連續(xù)長 期高速工作的場合。特別是對于承受較大軸向載荷的高速電機，由于軸承滾動體離心力大， 軸承強度受到威脅，且由于重載摩擦發(fā)熱嚴重，滾動型止推軸承很容易燒毀，其工作壽命不 能滿足長時間工作的需求。磁懸浮軸承可以實現(xiàn)高轉速運轉，且不存在接觸磨損，但是由于 其控制系統(tǒng)復雜，目前在國內工程領域應用很少。 相比于前述各類軸承，液體滑動軸承在大功率電機中應用很普遍。液體滑動軸承 又包括動壓軸承、靜壓軸承和動靜壓軸承。靜壓軸承和動靜壓軸承通常應用于轉速較低而 主軸回轉精度較高的場合，如機床主軸電機。這一類旋轉機械系統(tǒng)精度高，剛度高，壽命長， 但是由于高油壓條件下摩擦發(fā)熱嚴重，允許的極限速度較小。動壓軸承是目前大功率高速 電機中普遍采用的軸承結構，包括固定瓦動壓軸承和可傾瓦軸承。相比于固定瓦動壓軸承， 可傾瓦軸承軸承穩(wěn)定性高，特別適合于高速場合。
但是，可傾瓦軸承工作油量較大，如直接將可傾瓦軸承安裝在電機箱體上則極易 因為油量大進入電機定轉子內部，造成電機定轉子的污染，因此，目前國內采用可傾瓦軸承 的電機，均采用軸承和電機箱體分離的結構，即分為電機定轉子模塊、左軸承模塊和右軸承 模塊三個獨立部分，三個部分彼此相隔一定距離并分別固定于同一平板底座上，主軸中間 固定有電機轉子，兩端分別由左右軸承與主軸之間的油膜支撐。這種類型的高速電機，結構 不緊湊，占用空間大，進行加工時必須將前軸承座、后軸承座和電機座一起固定于安裝平板 后一起加工，才能保證軸孔的同心度；由于軸向分離布置，軸向尺寸大，對所加工的機床要 求規(guī)格也大；同時，由于軸向跨度大，導致主軸系統(tǒng)的臨界轉速降低，該結構不適合推廣應 用于高速電機領域。采用上述將軸承與電機定轉子分離結構的可頃瓦軸承式高速電機，由 于存在上述缺陷，導致目前未能在大型高速旋轉機械領域得到充分廣泛的應用。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構簡單緊湊、軸向
跨度短、軸系臨界轉速高的可傾瓦軸承內置式電機。 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案 —種可傾瓦軸承內置式電機，包括電機箱體、電機主軸、前端蓋總成、后端蓋總成、 電機定子和電機轉子，所述電機轉子套設于電機主軸上，所述電機定子套設于電機箱體內， 所述電機主軸置于電機定子內，其特征在于所述電機定子的兩端均設有密封板，所述密封 板套設于電機主軸外，并與電機箱體和電機定子固定連接，所述前端蓋總成包括前法蘭、及 支承于前法蘭與電機主軸之間的前可傾瓦軸承，前端蘭固定于電機箱體前端，所述后端蓋 總成包括后法蘭、及支承于后法蘭與電機主軸之間的后可傾瓦軸承，后法蘭固定于電機箱 體后端。 所述密封板包括固定環(huán)和密封環(huán)，所述固定環(huán)通過緊固件與電機箱體和電機定子
固定連接，所述密封環(huán)裝設于固定環(huán)的內孔中，并套設于電機主軸上，固定環(huán)內徑大于電機 轉子外徑。 所述固定環(huán)的中心孔為階梯孔，所述密封環(huán)上設有止推臺階，密封環(huán)的止推臺階 與固定環(huán)的階梯孔配合，并通過緊固件連接。 所述一件密封板上裝設有壓力氣體噴嘴，另一件密封板上開設有排氣口 。 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于在電機定子的兩端均設有密封板，該密封板
使電機定、轉子所處的空間形成與外部隔開的獨立空間，可避免可傾瓦軸承的供排油系統(tǒng)
產(chǎn)生的油霧進入電機定、轉子所處的空間，防止油霧污染電機定、轉子，消除直接將可傾瓦
軸承系統(tǒng)裝設于電機箱體上的影響，使可傾瓦軸承內置式電機得以實現(xiàn)；將軸承法蘭裝設
于電機箱體上時，可以通過止推口作徑向定位，有利于保證軸承法蘭的軸承安裝孔與電機
箱體上電機定子安裝孔之間的同軸度，不僅使采用可傾瓦軸承支承主軸的電機大大簡化，
整體結構更加緊湊，而且節(jié)省了材料和加工成本；更重要的是使電機系統(tǒng)軸向跨度縮短，軸
系臨界轉速升高，電機性能得到優(yōu)化，便于在機械制造領域得到充分、廣泛地應用。密封板 由固定環(huán)和密封環(huán)組成，且固定環(huán)內徑大于電機轉子外徑，因此，安裝電機時可以在電機定 子裝入電機箱體內后用固定環(huán)對電機定子作軸向和周向的定位，再裝入電機主軸和電機轉 子，最后安裝密封環(huán)進行密封，這樣使電機的安裝更為方便，有利于提高安裝精度。在一件密封板上裝設有壓力氣體噴嘴，另一件密封板上開設有排氣口 ，從而可以向由兩密封板和 電機定子圍成的空間內通入氣體，使其內部的空氣保持一定壓力，實現(xiàn)對電機定轉子的氣 密封保護。
圖l是本發(fā)明的結構示意圖。
圖中各標號表示1、電機箱體2、電機主軸3、前端蓋總成4、后端蓋總成5、電機定子6、電機轉子7、密封板8、壓力氣體噴嘴9、排氣口31、前法蘭32、前可傾瓦軸承41、后法蘭42、后可傾瓦軸承71、固定環(huán)72、密封環(huán)
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的可傾瓦軸承內置式電機，包括電機主軸2、前端蓋總成3、后 端蓋總成4、電機定子5、電機轉子6和長方體狀的電機箱體1，電機轉子6套設于電機主軸 2上，電機定子5套設于電機箱體1內，電機主軸2置于電機定子5內，電機定子5的兩端均 設有密封板7，密封板7套設于電機主軸2外，并與電機箱體1和電機定子5固定連接，前端 蓋總成3包括前法蘭31和支承于前法蘭31與電機主軸2之間的前可傾瓦軸承32，前端蘭 31固定于電機箱體1前端，后端蓋總成4包括后法蘭41和支承于后法蘭41與電機主軸2 之間的后可傾瓦軸承42，后法蘭41固定于電機箱體1后端，前法蘭31、后法蘭41與電機箱 體1的內孔可以整體加工，對機床規(guī)格要求較低，可降低加工成本。在電機定子5的兩端所 設的密封板7使電機定轉子所處的空間形成與外部隔開的獨立空間，可避免可傾瓦軸承的 供排油系統(tǒng)產(chǎn)生的油霧進入電機定轉子所處的空間，防止油霧污染電機定轉子，消除直接 將可傾瓦軸承系統(tǒng)裝設于電機箱體1上的影響，使可傾瓦軸承內置式電機得以實現(xiàn)；將軸 承法蘭裝設于電機箱體1上時，可以通過止推口作徑向定位，有利于保證軸承法蘭的軸承 安裝孔與電機箱體1上電機定子安裝孔之間的同軸度，這不僅使采用可傾瓦軸承支承主軸 的電機大大簡化，整體結構更加緊湊，而且節(jié)省了材料和加工成本；更重要的是使電機系統(tǒng) 軸向跨度縮短，軸系臨界轉速升高，電機性能得到優(yōu)化，便于在機械制造領域得到充分、廣 泛地應用。本實施例中，密封板7包括固定環(huán)71和密封環(huán)72，固定環(huán)71通過緊固件與電機 箱體1和電機定子5固定連接，密封環(huán)72套設于電機主軸2夕卜，固定環(huán)71的中心孔為階梯 孔，密封環(huán)72上設有止推臺階，密封環(huán)72的止推臺階與固定環(huán)71的階梯孔配合，并通過緊 固件連接，固定環(huán)71內徑大于電機轉子6外徑，因此，安裝電機時可以在電機定子5裝入電 機箱體1內后用固定環(huán)71對電機定子5作軸向和周向的定位，再裝入電機主軸2和電機轉 子6，最后安裝密封環(huán)72進行密封，這樣使電機的安裝更為方便，有利于提高安裝精度。本 實施例中，位于電機箱體1前端密封板7的固定環(huán)71上裝設有壓力氣體噴嘴8，位于電機箱體1后端密封板7的固定環(huán)71上開設有排氣口 9，從而可以向由兩密封板7和電機定子5圍成的空間內通入氣體，使其內部的空氣保持一定壓力，實現(xiàn)對電機定轉子的氣密封保護。
上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下，還可以作出若干等同變換，這些等同變換均應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種可傾瓦軸承內置式電機，包括電機箱體(1)、電機主軸(2)、前端蓋總成(3)、后端蓋總成(4)、電機定子(5)和電機轉子(6)，所述電機轉子(6)套設于電機主軸(2)上，所述電機定子(5)套設于電機箱體(1)內，所述電機主軸(2)置于電機定子(5)內，其特征在于所述電機定子(5)的兩端均設有密封板(7)，所述密封板(7)套設于電機主軸(2)外，并與電機箱體(1)和電機定子(5)固定連接，所述前端蓋總成(3)包括前法蘭(31)、及支承于前法蘭(31)與電機主軸(2)之間的前可傾瓦軸承(32)，前端蘭(31)固定于電機箱體(1)前端，所述后端蓋總成(4)包括后法蘭(41)、及支承于后法蘭(41)與電機主軸(2)之間的后可傾瓦軸承(42)，后法蘭(41)固定于電機箱體(1)后端。
2. 根據(jù)權利要求1所述的可傾瓦軸承內置式電機，其特征在于所述密封板(7)包括 固定環(huán)(71)和密封環(huán)(72)，所述固定環(huán)(71)通過緊固件與電機箱體(1)和電機定子(5) 固定連接，所述密封環(huán)(72)裝設于固定環(huán)(71)的內孔中，并套設于電機主軸(2)夕卜，固定 環(huán)(71)內徑大于電機轉子(6)外徑。
3. 根據(jù)權利要求2所述的可傾瓦軸承內置式電機，其特征在于所述固定環(huán)(71)的中 心孔為階梯孔，所述密封環(huán)(72)上設有止推臺階，密封環(huán)(72)的止推臺階與固定環(huán)(71) 的階梯孔配合，并通過緊固件連接。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的可傾瓦軸承內置式電機，其特征在于所述一件密 封板(7)上裝設有壓力氣體噴嘴(8)，另一件密封板(7)上開設有排氣口 (9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可傾瓦軸承內置式電機，包括電機箱體、電機主軸、前端蓋總成、后端蓋總成、電機定子和電機轉子，所述電機轉子套設于電機主軸上，所述電機定子套設于電機箱體內，所述電機主軸置于電機定子內，所述電機定子的兩端均設有密封板，所述密封板套設于電機主軸外，并與電機箱體和電機定子固定連接，所述前端蓋總成包括前法蘭、及支承于前法蘭與電機主軸之間的前可傾瓦軸承，前端蘭固定于電機箱體前端，所述后端蓋總成包括后法蘭、及支承于后法蘭與電機主軸之間的后可傾瓦軸承，后法蘭固定于電機箱體后端。該可傾瓦軸承內置式電機具有結構簡單緊湊、軸向跨度短、軸系臨界轉速高的優(yōu)點。
文檔編號H02K5/16GK101702544SQ200910221379
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者侯志泉, 呂浪, 熊萬里, 羅春龍, 蔣旭光, 陽雪兵 申請人:溧陽福思寶高速機械有限公司;湖南大學